Химические аспекты развития технологии СВЧ в промышленных решениях

Работы по созданию систем радиолокации в 1930-х годах послужили основой для начала научных работ по исследованию структуры, динамических и электрических свойств молекул и появлению нового метода исследования – СВЧ спектроскопии.

СВЧ спектроскопия – это область спектроскопии, изучающая электромагнитные спектры материалов в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. Возможность создания СВЧ спектроскопической аппаратуры появилась в середине XX века, когда радиолокационная техника стала доступной для проведения инженерных исследований.

СВЧ спектроскопия

В исследовательской деятельности стали появляться работы на стыке оптической и СВЧ спектроскопии. Непременным условием проведения экспериментов в области микроволновой спектроскопии является нахождение вещества в газообразном состоянии или при давлении пара выше 10–4 мм рт. ст., чтобы исключить межмолекулярное взаимодействие.

В области микроволн наблюдаются переходы между различными вращательными уровнями молекул вещества. Измерение частот вращательных спектров позволяет определять структуру молекулы вещества и природу химической связи. Вращательный спектр поглощения молекулы вещества зависит от ее конфигурации, среди которых различают типы линейных, сферических, симметричных или асимметричных волчков. Если известны моменты инерции молекулы вещества, то можно рассчитать ее вращательный спектр.

Возникновение микроволновой аналитической химии

Сравнение экспериментальных и теоретически рассчитанных вращательных спектров позволяет выяснить конфигурацию молекулы вещества, длины связей и углы между ними. Таким образом, СВЧ спектроскопия имеет большое значение для развития теории строения молекул веществ.

В середине ХХ века были начаты работы по созданию спектроскопа и изучения с его помощью строения, динамических и электрических свойств молекул веществ. Возникновение микроволновой аналитической химии после появления соответствующих специализированных приборов произвело настоящую революцию в химическом анализе и пробоподготовке.

Лабораторные исследования СВЧ излучения для химической промышленности

В 1988 году были начаты исследования, направленные на изучения СВЧ воздействия на аналитически важные физико-химические процессы, результатом которых явилось создание схем анализа веществ с использованием СВЧ микроволн.

С 1985 по 1995 в специализированной периодической литературе было опубликовано около 600 работ, посвященных использованию СВЧ микроволнового излучения в химическом анализе. Для быстрого проведения процессов пробоподготовки, кислотного сжигания, экстракции различных природных и синтетических образцов рядом зарубежных и отечественных производителей были созданы различные лабораторные СВЧ микроволновые установки.

Промышленное производство микроволновых СВЧ установок

История производства СВЧ установок берет начало в 1989 году, когда была выпущена первая линия ячеек для условий повышенного давления; с 1990 года разработаны и поставлены на поток установки с самозакрывающимися ячейками. Затем был внедрен в производство инфракрасный датчик для контроля температуры в ходе технологического процесса, а в 1993 году изготовлена система для контроля и измерения давления в СВЧ реакторе, введена в производство микроволновая вакуумная технология. В 1996 году были разработаны реакторы с мешалками и многие другие новшества для лабораторных исследований.

Современные СВЧ установки для исследовательских и инженерных задач

В настоящее время создано СВЧ оборудование микроволновой пробоподготовки для микроволнового разложения проб, СВЧ оборудование чистой химии для получения особо чистых кислот и очистки посуды, СВЧ оборудование озоления, муфель, СВЧ оборудование микроволновой экстракции.

Органический синтез

Пионерские работы по использованию СВЧ микроволнового излучения в органическом синтезе появились в 1986 году. Были продемонстрированы возможности и эффективность применения энергии СВЧ для синтеза органических соединений.

Основное преимущество заключается в том, что при использовании микроволнового излучения продолжительность реакций сокращается в 5–240 раз при сравнимых выходах целевых продуктов реакций. С 1986 года количество научных публикаций, посвященных исследованиям реакций под воздействием СВЧ микроволн, растет год от года.

СВЧ микроволновая химия за довольно небольшой промежуток времени получила достаточное развитие и вызывает растущий интерес в промышленности. Стоит отметить, что в России по сравнению с другими странами количество практических внедрений в области СВЧ микроволновой химии пока весьма незначительно.

Методики проведения экспериментов с СВЧ излучением

Эффект использования микроволнового излучения в той или иной реакции зачастую определяется аппаратурным обеспечением опыта и возможностью измерения характеристик  процесса в ходе эксперимента.

Поскольку результаты экспериментов, проведенных с использованием закрытой или открытой СВЧ аппаратуры моно- или мультимодового оборудования, часто различаются, то необходимым условием является подробное описание проведения эксперимента. В настоящее время определены основные методы проведения СВЧ микроволновых реакций. Это синтез в условиях атмосферного давления — мультисистема, в условиях повышенного давления — моносистема, СВЧ синтез с использованием носителей, СВЧ синтез с использованием приемников СВЧ волн или термотрансформаторов.

Наши контакты

Раб. тел/факс: (812) 493-20-71
Электронная почта: info@vritm.ru
Открыть контакты и реквизиты компании